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摘要：绞吸式挖泥船是目前港口、航道疏浚和陆地吹填工程中运用较广泛的一种大型工程施工船舶。它具备了其他类型挖泥船的一些优点，在疏浚施工中通过挖掘、输送、排出和泥浆处理等工序连续作业，绞吸式挖泥船在不同工况条件下施工中的各种难点是研究的重点问题。本文介绍了影响绞吸式挖泥船施工中的一些关键因素及技术措施。
关键词：施工难点；挖泥船；
疏浚工程船施工方法和挖掘设施的优劣以及管线路线的配布都是影响挖泥船施工生产效率的直接因素，也是影响成本高低的因素。因此，只有通过潜心研究更新传统模式，大胆技术革新，不断改进施工工艺，优化船舶施工方法，加大现场施工管理力度，不断完善施工方案，不断寻求开发疏浚工程船舶施工中的技术奥秘，生产效率才能不断提高，最终达到疏浚工程船舶科学管理和科学高效施工和目的。
1、施工特定参数的影响
施工特定参数对施工效率的影响因素主要包括疏浚土质、泥浆排距、泥管内径、泥管布设、泥泵性能以及绞刀特性等。
1.1疏浚土质
疏浚土质的性能是影响绞吸挖泥船施工工艺和施工效率的重要因素，根据影响疏浚机具的挖掘、提升、输移、泥土处理等工序难易程度的工程特性，《疏浚岩土分类标准》中依据标贯击数、天然重度、抗压强度等判别指标将疏浚岩土分为有机质土及泥炭、淤泥土类、粘性土类、砂土类、碎石类、岩石类等6大类、15小类。不同类别土质的切削难易程度和水溶性不同，当挖泥船挖掘淤泥或者细沙时，所需挖掘功率较低，且水溶性较好，形成的泥浆体积分数较高，施工产量较大；当挖掘硬质土时，绞刀挖掘性和管道输送能力都受到一定的限制，挖掘较困难，泥浆体积分数较低，相应的效率也降低。
在实际施工过程中，疏浚土是确定的某一类或者某几类，绞吸挖泥船对不同类别的疏浚土质挖掘能力不同，影响土质泥浆的形成及泥浆的输送。
在实际施工过程中，不同类别的土质应采用不同的施工方法：当开挖硬质粘土时，应适当减小绞刀挖泥厚度，增加绞刀转速，加大对粘土的切削，防止形成大直径的泥球，避免堵管。同时应减小台车进关量，适当降低绞车横移速度。当疏浚土质为泥沙或淤泥等易沉淀土质时，应防止泥浆在排泥管内淤积沉淀，在泥泵转速不变的情况下，应防止挖泥厚度、台车进关、绞车横移过大的情况，当发现有堵管现象时，应适当增加泥泵的转速、降低横移速度以减小泥浆体积分数，堵管现象明显时应略为抬起绞刀桥架并吹清水。
1.2.泥浆排距
在某一挖掘范围内，泥浆排距基本上为一定值。排距与绞吸挖泥船产量的关系十分密切，当挖泥船输送泥浆距离较长时，泥浆在管道内的摩擦阻力增大使得泥泵排出压力增加，泥浆动能转化为压力能，泥浆输送过程中的损失能量小于泥泵传递的能量，造成泥浆流速降低；当泥浆流速小于其临界流速（淤积流速）时，泥沙沉积在管路下部，使得产量降低，严重时会产生堵管现象甚至造成管路破裂。长管线施工时泥浆体积分数应控制在一定范围内，否则会出现堵管现象，如果管线再加长，泥泵管路就因没有相交工作区而不能正常工作。
当挖泥船在短距离施工时，泥浆输送阻力减小，施工流量会增大，这样会引起泥泵及其驱动装置超负荷工作运行。主要可以采取的措施为：一是增加泥浆体积分数，提高输送阻力，降低泥浆流量；二是通过减少喷油量降低柴油机输出扭矩，降低转速，减少输送能力；三是加装挡板、缩口，增大管路阻力；四是选配合适的、较小的叶轮，使其输出水头降低。
1.3泥管内径
当泥浆流速和体积分数等情况一定时，随着泥管内径的增加，管道输送流量增大，施工产量明显增大，但泥管流量受到泥泵吸排性能的影响，在挖泥船建造之初就已确定好相应的泥泵和吸排泥管内径，实际施工时泥管内径常为一定值。实际施工中当排距较小时，可能会出现柴油机转速已调至最低转速，同时受绞刀挖掘能力的限制，泥浆体积分数已达到最大值，但排泥管路仍有剩余水头，使得泥浆流量过大，造成柴油机超负荷工作的现象。此时常常采用在排泥管出口添加一段缩口以增加泥浆输送阻力，以降低泥浆排量。
1.4泥管布设
泥管内径一定时，船上泥管的布置会使泥浆输送过程中的局部阻力损失。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆实际施工时，应对排泥管线布置进行优化，减小泥浆在输送过程中的阻力，进一步降低能耗，提高产量。排泥管线应有足够的自然弯曲长度，需要布设沉管时应选择在河床平整、冲淤不大的缓流区。按照泥浆在单位长度管道内的阻力损耗计，1米浮管约相当于1.2米岸管，1米沉管约相当于1.14米岸管。在可能的情况下，应尽量减少浮管和沉管长度，降低泥浆在排泥管内的阻力，提高输送流速和施工产量。
1.5泥泵性能
绞吸挖泥船泥泵流量越大，吸入性越好，船舶施工产量也就越大。在挖泥船设计之初，设计单位就根据船东所要求的额定产量对泥泵进行了选型论证。具体施工时，不考虑设备磨损等因素，泥泵的性能参数已确定。
2、施工操作参数的影响
施工操作参数对施工效率的影响主要包括：排泥管布设、泥浆流速、泥浆体积分数、横移速度、绞刀转速、绞刀挖泥厚度、绞刀挖深、台车进关量以及泥泵转速等。
2.1泥浆流速、泥浆体积分数
泥浆体积分数和泥浆流速是绞吸挖泥船单位时间产量的主要影响因素，在实际施工生产过程中适当提高泥浆体积分数，单位时间的施工产量会提高。当泥泵功率一定时，如果排泥管线路较短，管路存在有剩余水头，可以适当增加泥浆体积分数来提高绞吸船的生产效率；反之，输泥管线较长且弯曲时，则应将泥浆体积分数控制在一定范围内，防止泥浆中含泥量过高而在排泥管中淤积，同时随时观察管路中的压力值，当压力表读数呈上升趋势时，应适度减小泥浆体积分数，增大泥浆流速。在施工操作中，如果疏浚土质厚度较薄，可以通过增加绞刀横移速度和台车进关量以获得较高的泥浆体积分数。泥浆体积分数的提高受到疏浚土质、绞刀性能、泥泵及其驱动装置的制约。
2.2绞刀横移速度、转速、挖泥厚度、挖深、台车进关量
挖泥操作人员主要根据以下步骤调整泥浆体积分数：分层开挖时，具体每一层的挖掘深度一般在某一固定范围内波动；根据疏浚土质特性以及工程实际确定绞刀挖泥厚度和绞刀转速。不同的疏浚土，最优挖泥厚度也不同，如若挖泥太薄，泥浆无法达到较高体积分数，挖泥过厚，绞车横移阻力大，也难以达到较高的泥浆体积分数。
实际施工中应根据具体的土质情况确定绞刀挖泥厚度和绞刀转速，当疏浚土质为粘土等硬质土时，由于其塑形强，不易挖掘，应适当增加绞刀转速，减小绞刀挖泥厚度，进行薄片切削，为防止跑刀现象，应采用反刀施工，同时摆动速度也应适当减小；反之，当疏浚土为软质土时，可以适当增加绞刀挖泥厚度，降低绞刀转速。根据实际施工情况看，当疏浚土质为粘土与粉质粘土时，绞刀转速一般控制在30转/分钟左右，绞刀挖泥厚度约为（0.5～1）倍绞刀直径；对于淤泥等密实度较低的土质，挖泥厚度能达到2米，遇到较硬的土质时，绞吸挖泥船的挖泥厚度甚至小到0.65米。
根据不同的绞刀挖泥厚度选择合适的台车进关量。实际施工中，挖掘较硬的土质时，台车进关量较小；遇到较软的疏浚土质时，可以适当增加台车的进关量。绞刀进关量的确定以不遗漏泥土为原则，一般选取绞刀长度的0.5～1倍，施工时台车进关量一般为1.5～2.5米左右。调整绞车的横移速度以改变泥浆体积分数，施工中应根据实际情况调整横移绞车速度。为避免绞刀电流过大，当遇到粘土、石灰岩等硬质土时应适度减小横移速度；当疏浚土质为淤泥、泥沙等软质土时，施工中可以适量增加横移速度。一般情况下，当土质为淤泥时，绞刀横移速度约为15米/分钟。同时，在实际操作过程中应防止走锚现象，在初次下锚后，应施加一定的拉力，根据土质的不同，施加的压力也不同，通常为液压绞车额定压力的30%～70%，初次横移速度稍慢，以固定横移锚。
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论文作者:王圳
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第5期
论文发表时间:2018/7/3
标签：泥浆论文; 绞刀论文; 挖泥船论文; 土质论文; 体积论文; 分数论文; 转速论文; 《建筑学研究前沿》2018年第5期论文;